因交流输入电源引起的UPS故障原因分析赵洪山

因交流输入电源引起的UPS故障原因分析赵洪山

赵洪山

(酒钢（集团）公司能源中心甘肃省嘉峪关735100)

摘要：通过对两台并机运行的UPS突然停运情况进行简要分析，寻找发生问题原因，采取必要的防范措施，避免事故的重复发生，保证两台并机运行的UPS安全稳定运行，实现设备长周期的不间断供电需求。

关键词：谐波；交流输入；滤波

随着电力系统的不断发展和自动化水平的不断提高，对火电厂、变电站、电力调控中心等关键设备的供电电源提出了越来越严格的要求，而UPS就是针对这一要求而设计发展普及起来的一种供电系统称为“不间断电源系统”或“不停电供电系统”简称UPS。现在的不间断电源已经从一个不是很重视的角色迅速演变成电力系统关键设备的保卫者。电力系统内考虑到不间断电源的重要性，大多数选择进口设备，而进口设备为了达到输出高质量的交流电，对不间断电源的交流输入电源也提出了更加严格的要求，所以在工程设计阶段就应该考虑不间断电源输入电源的高质量选择，因为火电厂、变电站、电力调控中心中无论是整个网络的设备还是数据传输途径的设备，要求配置高质量的不间断电源。当正常使用的交流电源出现电涌、高压尖峰、暂态过压、电压下陷、线路噪音、频率偏移、持续低压、电源中断等情况时交流不间断电源确保输出稳定、纯净、不间断的正弦波交流电，从而保证火电厂、变电站、电力调控中心等关键设备的正常工作。

1UPS故障情况描述

2017年9月5日，某公司电力调控中心所使用的两台UPS（型号/容量：Galaxy5500，120kVA）在运行过程中由于电气设备检修需要将两台UPS的主路和旁路交流输入电源均切换至旁路输入电源运行，但运行仅5小时左右时发现两台UPS设备屏柜内出现冒烟现象，UPS交流输入和交流输出开关自动断开，当值值班人员迅速将两台UPS退出运行，并且当即切断交流输入电源上一级电源开关。经技术人员现场检查并确认两台UPS内部元器件已经烧损，UPS已经不能正常工作，需要进行检查分析原因并更换元器件后才能恢复正常运行，电力调控中心UPS供电的设备暂由正常的市电进行供电，没有后备的UPS电源支撑。

2检查情况

经现场技术人员检查发现两台UPS静态旁路滤波板FISN烧损，与静态旁路滤波板关联的旁路电压采样板ETON烧损，检查主路输入保险已经熔断。检查主路输入滤波板、整流器、充电器、逆变器、输入输出交流电容及逆变器输出保险等均正常，后检查旁路其他设备一切正常。

2017年9月10日，更换UPS主路输入保险、静态旁路滤波板及旁路电压采样板后，将两台UPS均在隔离状态下进行上电测试，两台UPS测试正常后，将两台UPS全工作于维修旁路状态，同时将两台UPS逆变器输出开关断开，启动UPS逆变器运行24小时，以验证UPS是否能够正常工作，结果发现两台UPS运行正常，无异常现象发生。

2017年9月11日将UPS全部切换至正常工作状态进行UPS运行情况的检查。当将单台UPS1切换至逆变器输出状态、UPS2仍保持维修旁路运行状态时，发现两台UPS运行正常；后将UPS2切换至逆变器输出状态、UPS1仍运行于逆变器输出状态时，两台UPS同时运行5分钟左右，发现两台UPS的旁路电压采样板上电阻开始发热，温度不断升高，电阻慢慢开始发红，立即将UPS2切换至维修旁路状态，观察至两台UPS的旁路电压采样板上电阻慢慢恢复正常。经反复测试，发现两台UPS无法同时运行于逆变器状态，两台UPS运行于静态旁路或一台运行于静态旁路、另一台运行于逆变器时，两台UPS可正常工作。

2017年9月12日至2017年9月14日，将UPS输入配电柜中UPS主路电源输入零线与UPS内部零线断开，UPS内部只接旁路输入电源零线，上电测试，两台UPS依然无法同时工作于逆变器输出状态，后用示波器测试UPS的主路、旁路输入电压波形及谐波，发现UPS的旁路电压波形有较大的畸变，当两台UPS工作于静态旁路输出时，或一台UPS在静态旁路运行，另一台UPS在逆变器运行时，旁路电压波形畸变不明显，当两台UPS同时工作至逆变器状态时，旁路电压畸变严重。

截止2017年9月15日，将两台UPS主路、旁路两路输入电源均改为原有的主路输入电源，并将两台UPS全部切换至逆变器运行状态，观察UPS旁路采样板板上电阻发热情况，结果运行5分钟左右时没有发热、发红现象，并且两台UPS逆变器空载状态运行至2017年9月17日时也未曾发生此现象。2017年9月18日将两台UPS在逆变器状态下带负载进行运行，观察两台UPS的运行情况，均未发现异常，UPS运行正常，决定两台UPS暂时由原有主路输入电源进行供电供电运行，分析旁路电源电压波形畸变的原因。

3事故原因分析

当旁路输入开关闭合后，旁路电源经滤波板滤波后在通过旁路电压采样板上星形滤波，当旁路电压波形无畸变，无较大的高次谐波时，电压采样板星形滤波器可正常工作，当旁路电压畸变较大或有较大的高次谐波时，电压采样板上的星形滤波器会通过零线产生很大的电流，从而导致星形滤波器上电阻过热。具体检查过程中测试的电压波形如图1、2所示：

当两台UPS单台运行于逆变器输出状态、另外一台运行于静态旁路状态时，发现两台UPS运行正常，并且电压波形基本正常。

图1UPS1工作于逆变器状态、UPS2工作于静态旁路状态时UPS2旁路电压波形

当两台UPS同时启动逆变器后，测UPS旁路输入电压波形，此时电压已有很大的畸变，其产生的影响将使采样板上零线电流增大，导致滤波电阻发热、发红，时间过长将导致滤波电阻的烧损。

图2两台UPS均工作于逆变器状态时UPS2旁路电压波形

两台UPS主路、旁路两路输入电源均改为原有的主路输入电源，并将两台UPS全部切换至逆变器运行状态时，测试电压波形发现基本正常。波形同图1。

通过对两台UPS在不同运行模式下的电压波形测试，发现该公司使用的旁路输入电源存在一定的高次谐波。国产UPS对交流电源的电能质量要求不高，能够适用于复杂的、低质量的电源环境中，而对于进口的UPS设备，对交流电源的电能质量要求比较严格，严格按照规范执行，才能保证UPS的正常工作和输出高质量的不间断电源。

4纠正及预防措施

经过上述的试验、交流电源电压波形测试和分析，认为需要采取以下措施以改善设备的运行条件，从而有效地提高系统的运行安全性，保障设备运行。

1)项目设计阶段严格按照设计规范进行，保证设计质量，必要时对原有系统进行现场普查、测试，避免设计错误。

2)项目建设过程中严格按照设计规范、规程进行现场施工，保证施工质量，并且接收单位做好设备投运前的验收工作，避免设备投运后各类缺陷的发生。

3)技改、扩建过程中遵照上述措施进行，保证投运后设备的正常运行。

参考文献:

[1]《G55T120使用手册》施耐德电气IT公司

[2]《G55TUPS技术规格书》施耐德电气IT公司

作者简介：

姓名：赵洪山

现供职单位全称：酒钢（集团）公司能源中心

出生日期：1978.3.29

性别：男

民族：汉

籍贯：青海省乐都县

职称：中级

学位：学士

地址：甘肃省嘉峪关市长城街4号楼2单元602室